가상현실 (Virtual Reality, VR) 기술은 3차원 가상공간 내에서의 높은 몰입감에 기반한 체험을 바탕으로 다양한 분야에서 활용되고 있다. 소방훈련이나 태풍, 지진 등 재해 대응훈련과 같이 인명피해의 위험이 있는 재해에 대한 VR 기술을 활용한 방재교육은 위험성을 동반하지 않으면서도 현장감에 기반한 높은 교육적 효과를 창출할 수 있다. 한국전자통신연구원에서는 VR 기술을 이용하여 소방훈련을 위한 실감 소방훈련 시뮬레이터를 개발한 바 있으며 목동재난체험관에서는 홍수, 태풍, 지진 등 다양한 재해에 대한 안전교육을 위한 자연재해 가상현실체험을 운영하고 있다. 이외에도 전국 지자체 및 교육청에서는 방재교육을 목적으로 VR 기술을 활용하고 있다. 그러나 기존의 VR을 활용한 수재해 방재교육은 범람의 수리학적 특성과 함께 수해지의 지형적 특성을 적절히 반영하지 못하는 단점을 가지고 있다. 이는 방재교육이나 경각심을 부각하는 데엔 효과적이나 실질적인 방재 가이드라인을 제시하는 데엔 한계가 있다. 본 연구는 몰입형 파랑해석모형인 Celeris Base를 기반으로 3차원 가상현실 시각화를 활용한 수리학적 홍수추적 모형을 개발하였다. 3차원 가상현실 시각화는 Unity3D를 이용하여 모의환경 내에 구현되었다. 강우-유출 과정의 수리학적 해석을 위해 동수역학 수치모형의 연속방정식 내에 강우와 침투에 대한 항을 추가하였다. 침투모형으로는 Horton 모형, Green-Ampt 모형과 함께 사면의 기울기를 고려한 Green-Ampt 모형을 적용하였다. 실제 유역에서의 홍수추적 모의결과는 관측값과 비교적 잘 일치함을 확인하였다. 개발된 모형은 VR 방재교육을 통해 일반인의 수재해 대응능력 향상에 기여함과 동시에 정확성 높은 홍수추적 모의결과에 기반한 홍수대책 마련에도 활용 가능할 것으로 기대된다.
육군은 교육훈련 효과를 향상시키기 위해 노력을 경주하고 있다. 그러나 실제 훈련 시 많은 제한사항으로 인해 실전적인 교육훈련이 제한된다. 이러한 제한사항을 극복하기 위해 가상현실 기술을 활용하고 있다. 가상현실 기술은 다양한 유형으로 발전하고 있으며, 육군은 비용 대 교육효과를 고려하여 가상현실 훈련체계를 도입할 필요가 있다. 육군은 실제 장비와 유사하게 제작된 고비용의 시뮬레이터형을 주로 사용하고 있다. 최근에는 HMD(Head Mounted Display, 이하 HMD)를 착용한 저비용의 몰입형 가상현실 훈련체계도 사용 중이다. 본 연구는 육군 방공학교에서 운영중인 시뮬레이터형과 몰입형 가상현실 훈련체계에 대한 비용 대 교육효과를 분석한다. 연구 방법은 첫 번째, 계층적 분석기법(AHP : Analytic Hierarchy Process, 이하 AHP)으로 교육효과를 분석한다. 두 번째, 비용은 가상현실 훈련체계의 제작 비용을 적용하여 비용 대 교육효과를 분석한다. 분석결과, 비용 대 교육효과는 몰입형이 시뮬레이터형보다 3.4배 높은 것으로 확인되었다. 이번 연구결과를 통해 가상현실 훈련체계의 비용 대 교육효과 분석을 위한 기초자료로 활용이 가능 할 것이다.
가상현실은 실제와 유사하도록 컴퓨터가 생성한 가상의 공간과 사용자가 인터랙션을 할 수 있게 하는 기술을 의미한다. 멀티채널 디스플레이는 고해상도의 영상을 생성하여 사용자에게 전달하는 가상현실 플랫폼 중의 하나이다. 본 연구에서는 3차원 교육 콘텐츠를 피 교육자에게 몰입감 있게 설명할 수 있는 멀티채널 디스플레이 시스템을 구축하고 멀티채널 디스플레이용 반도체의 개념 및 제조 공정을 설명 할 수 있는 3차원 교육 콘텐츠를 구축한다.
기존의 VTS 교육훈련시설은 레이더 영상의 전시에만 의존하여 충실한 교육효과를 거두기 어려운 현실이었다. 최근에 선박 조종시뮬레이터에서 사용되던 3차원 가상영상을 VTS 관제운용에 접목하여 악천 후 등으로 인한 CCTV 활용 및 견시가 불가능한 때에도 선박의 현재 항해 상태를 직관적으로 파악할 수 있는 시스템이 개발되었다. 본 연구에서는 3차원 가상영상의 제공이 관제사의 효율적이고 신속한 의사결정을 어떻게 지원할 수 있는지를 살펴본 뒤, 기존 VTS 훈련 장비에 3차원 가상영상을 접목하여 보다 충실한 교육훈련효과를 거둘 수 있는 방안을 찾아보았다.
장애인 운전 지원센터는 지역별 편차가 심하고 인력 부족 등의 문제로 배우고자 하는 장애인의 수요를 충족하지 못하고 있는 상황이다. 본 논문에서는 시뮬레이터를 활용하여 가상현실을 통한 장애인 운전 교육 시뮬레이터 모델을 제안한다. 가상현실 기법을 활용하여 시뮬레이터를 구성하고 운전 교육데이터를 시뮬레이터에 적용하여 모델을 구성하였다. 실질적인 교육내용을 기준으로 프로세스를 구성하였으며, 제안 모델을 활용하면 운전 교육이 어려운 중증장애인들도 시뮬레이터를 통한 간접적인 운전을 경험함으로써 삶의 질 또한 향상되는 것을 기대할 수 있다.
본 연구는 인간의 자아표현 욕구와 창조적 욕구로 인해 자신을 대체할 산물들을 끊임없이 만들어 내는 과정에서 중요하게 작용되는 자기노출라는 심리를 이용하여 아바타와 학습자의 얼굴을 합성하는 증강가상을 통하여 가상세계에서의 현실감을 부여함으로써 학습자의 몰입을 유도하여 그 교육적 효과를 증대하고자 하였다. 이를 실증하기 위하여 컴퓨터기반으로 컨텐츠를 개발한 후, 로봇 컨텐츠로써의 활용을 위해 컨버팅하고 자동 로딩을 통한 학습자의 사진을 아바타와 합성시켰다. 실험 결과 자기노출기반 컨텐츠의 효과는 모든 집단의 경우에서 학습에 대한 집중도에는 긍정적인 영향을 주었으며, 학업성취도에는 유의미하지는 않지만 긍정적 효과를 가지는 것으로 나타났다. 이는 교육용 로봇을 활용한 자기노출 개념 적용에 대하여 긍정적인 결과라고 보여지는데, 보다 유의미한 결과를 얻기 위해서는 단순히 사진을 찍어 로딩시키는 증강가상보다는 얼굴검출을 통한 실시간 증강가상과 같이 증강가상 효과의 증대가 필요하다고 하겠다.
기후변화, 도시화 등 다양한 요인에 의하여 도시 침수 위험성은 더욱 커지고 있다. 높은 인구밀도와 더불어 학교, 병원 등 인프라가 집중된 도시지역의 경우 대규모 홍수가 발생할 경우 수많은 인적, 경제적 피해로 이어지게 된다. 도시지역 내 침수 위험성을 최소화하기 위해 정확하고 빠른 도시침수모형의 개발과 더불어 사전에 이를 최소화하기 위한 방재교육의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 가상현실 (Virtual Reality, VR) 기술은 높은 몰입감을 통해 사용자의 자발적 참여를 유도하여 기존의 교육매체 대비 높은 교육적 효과를 보이고 있다. 특히 침수 등 인명피해 위험성을 내재한 재해에의 VR 적용은 위험성을 동반하지 않아 더욱 효과적이다. 종래의 VR 기반 침수 방재교육은 침수의 동수역학적 거동과 대상 지역의 지리적 특성을 적절히 고려하지 못하여 방재교육에는 효과적이나 방재시스템으로의 활용엔 한계가 있다. 본 연구는 몰입형 파랑해석모형인 Celeris Base를 토대로 몰입형 도시 침수 수치모형을 개발하였다. Unity3D로 개발된 Celeris Base는 가상현실 장비인 HMD (Head Mounted Display) 기술을 이용하여 실시간 모의결과를 360도 가상현실 공간 내에 가시화할 수 있다. 도시지역 내 강우에 의한 침수를 모의하기 위해 연속방정식 내에 강우, 침투 항을 고려하였다. 침투모형으로는 도시지역 내 침수모의에 일반적으로 사용되는 NRCS-CN 방법을 사용하였다. 본 연구는 개발모형을 이용하여 2022년 8월 발생한 집중호우에 의한 강남역 일대 침수 사상을 수치적으로 재현하고, 이를 가상현실 모의환경 내에 가시화하였다. 모의결과는 집중호우 발생 시 지형적 특성에 따라 강남역과 역삼역 인근에서 집중적으로 침수피해가 발생하였음을 확인하였다.
5세대(5G) 이동통신망의 보급과 코로나19 여파로 비대면 시대가 열리면서 가상 증강현실(VR·AR)을 기반으로 한 '실감(XR·Extended Reality)경제가 본격화 되었다. 가상증강현실의 적용분야로는 게임·영화 등 엔터테인먼트, 제조업, 쇼핑 및 전자상거래, 병원·의료기기, 고객서비스, 지식서비스교육 분야 등이 있다. 본 논문은 VR·AR&교육콘텐츠를 키워드로 최근 3년(2018.1.1.~2020.12.31.)간 중앙지, 경제지 등 54개 언론사 기사를 빅카인즈와 데이터랩을 이용하여 관계도 분석, 월간 키워드 트렌드, 연관어 분석을 하였다. 'VR, AR, 에듀테크'를 키워드로 뉴스 검색결과 63,959건 중 '에듀테크' 검색결과 2018년 632건, 2019년 1043건, 2020년 2389건으로 해마다 급 상승하였다. '(AR+VR)AND 교육콘텐츠'에 대한 검색 결과 연관성(키워드 빈도수)이 높은 키워드로는 증강현실(120), 가상현실(116), 인공지능(114), 에듀테크(100), 코로나19(66), 실감형(65), 아이들(61), VR·AR(56), ICT(35), 빅데이터(25) 순으로 가상·증강현실 기술 발전, 코로나19의 장기화, 교육의 효율성으로 에듀테크 분야의 활용도가 급격히 증가함을 확인할 수 있었다.
안전 불감증으로 인해 많은 인재가 발생하고 있는 우리나라 상황에서는 재난이 발생했을 때 대응할 수 있는 재난 안전교육이 매우 중요하다. 최근 가상현실 디바이스 및 제작 기술이 발전하며, 안전교육 분야에서 가상현실 기술을 접목한 훈련시스템 활용의 가능성이 주목받고 있다. 가상훈련시스템은 몰입감이 뛰어나고 시공간의 제약없이 다양한 재난상황을 체험할 수 있어 훈련 및 교육에 매우 효과적이다. 본 연구에서는 우리나라 재난 안전 가상훈련 콘텐츠 사례들을 수집 조사하여 국내 재난안전 가상훈련 콘텐츠의 현황을 파악하고 분석하여 문제점을 도출하고 이에 대한 개선방안을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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